PST671U变压器技术说明书

1、国 电 南 自标准备案号： PST 671U数字式变压器保护 技术说明书 （国网标准330 kV及以上电压等级）国电南京自动化股份有限公司GUODIAN NANJING AUTOMATION CO.，LTDPST 671U数字式变压器保护技术说明书编写 审核 批准 V：1.00国电南京自动化股份有限公司2008年9月安全声明为保证安全、正确、高效地使用装置，请务必阅读以下重要信息：1.装置的安装调试应由专业人员进行；2.装置上电使用前请仔细阅读说明书。应遵照国家和电力行业相关规程，并参照说明书对装置进行操作、调整和测试。如有随机材料，相关部分以资料为准；3.装置上电前，应明确连线与正确示图相一

2、致；4.装置应该可靠接地；5.装置施加的额定操作电压应该与铭牌上标记的一致；6.严禁无防护措施触摸电子器件，严禁带电插拔模件；7.接触装置端子，要防止电触击；8.如要拆装装置，必须保证断开所有地外部端子连接，或者切除所有输入激励量。否则，触及装置内部的带电部分，将可能造成人身伤害；9.对装置进行测试时，应使用可靠的测试仪；10.装置的运行参数和保护定值同样重要，应准确设定才能保证装置功能的正常运行；11.改变当前保护定值组将不可避免地要改变装置的运行状况，在改变前应谨慎，并按规程作校验；12.装置操作密码为：99。版本声明本说明书适用于PST 671U数字式变压器保护V1.00版本，适用于国网

3、标准330 kV及以上电压等级。1软件本说明书为PST 671U数字式变压器保护V1.00版本软件的说明书，其中包含变压器纵联差动保护， 故障量差动保护，分相差动保护，低压侧小区差动保护，分侧差动保护和后备保护，告警功能包括TA断线告警，TV断线告警和过负荷告警等。其保护功能可以满足330kV及以上电压等级变压器保护的要求。2硬件本装置采用POWERPC微处理器进行逻辑运算，总体运算速度快。产品说明书版本修改记录表10987654321V1.00适用于国网标准的330kV及以上电压等级PST 671U技术说明书第一版正式归档。V1.002008/9序号说明书版本号修 改 摘 要软件版本号修改日

4、期* 技术支持 电话：（025）83537279 传真：（025）83537201* 本说明书可能会被修改，请注意核对实际产品与说明书的版本是否相符* 2008年7月 第1版 第1次印刷目 次1 概述11.1 适用范围11.2 保护配置及型号11.3 性能特点22 技术性能及指标42.1 额定电气参数42.2 主要技术性能及指标42.3 环境大气条件52.4 绝缘和耐湿热性能52.5 电磁兼容性能62.6 机械性能63 保护原理说明73.1 保护启动73.2 差动保护93.3 后备保护223.4 告警功能及其它辅助功能324 硬件结构说明4.1 装置安装结构、外观4.2 面板布置4.3 背板布

5、置及端子4.4 硬件系统框图及说明4.5 主要模件工作原理5 定值说明5.1 设备参数定值5.2 差动保护定值5.3 差动保护控制字5.4 高压侧后备保护定值5.5 高压侧后备保护控制字5.6 中压侧后备保护定值5.7 中压侧后备保护控制字5.8 低压侧后备保护定值5.9 低压侧后备保护控制字5.10 公共绕组保护定值5.11 公共绕组保护控制字6 国电南自IEC 61850用户手册6.1 概述6.2 IEC 61850功能简介6.3 IEC 61850功能实现与特点6.4 MMS功能与工程应用6.5 变电站通用事件模型（goose）与工程应用6.6 ASNI一致性说明7 订货须知及其他附录A

6、 PST 671U 主变保护国网标准330kV及以上电压等级配置A.1 主变保护配置A.2 保护模拟量输入A.3保护功能压板配置A.4保护信号节点图A.5保护跳闸节点图1 概述1.1 适用范围PST 671U系列数字式变压器保护装置是以差动保护、后备保护和非电量保护为基本配置的成套变压器保护装置，适用于1000kV，750kV、500kV、330kV、220kV、110kV电压等级大型电力变压器。PST 671U 系列数字式变压器保护装置是新一代全面支持数字化变电站的保护装置。装置支持电力行业通信标准DL/T 667-1999（IEC 60870-5-103）和新一代变电站通信标准IEC 61

7、850。本技术说明书主要针对330kV及以上电压等级的变压器保护。1.2 保护配置及型号 单装置可实现全套变压器电气量保护，各保护功能由软件实现。装置包括多种原理的差动保护，并含有全套后备保护功能模块库，可根据需要灵活配置，功能调整方便。1. 纵联差动保护差动速断保护；稳态比率差动保护；故障量差动保护。2. 分相差动保护分相差动速断保护；分相稳态比率差动保护；分相故障量差动保护；低压侧小区差动保护。3. 分侧差动保护分侧稳态比率差动保护。4. 后备保护相间阻抗保护；接地阻抗保护；复压闭锁（方向）过流保护；零序（方向）过流保护；过激磁保护；过负荷告警；TA、TV断线告警。1.3 性能特点1 高性

8、能硬件速度大于200MIPS的32位CPU系统；采样速率为每周波96点（可为144点）的16位的模数转换系统。2 高可靠性在单层机箱内可采用双CPU板同时工作，实现双套电气量保护与门保护出口。即实现双AD采样、双CPU并行逻辑判断处理，出口回路实行双CPU出口互锁，即双CPU同时动作,保护才出口跳闸。3 支持数字化变电站PST 671U应用了“PS 61850数字化变电站软件平台”，全面支持IEC 61850标准。装置中内嵌有SCL解析器，可以根据配置动态生成IEC 61850模型。IEC 61850可实现传统变电站自动化系统的各种“四遥”和保护信息传输，在不影响常规的保护及测控功能的前提下，

9、在模型自描述体系的支撑下可达到和国内外其它厂商方便的互操作。同时，IEC 61850也为系统带来了灵活性、实时性等功能和性能上的提升。PST 671U装置支持的IEC 61850功能有：u 支持TP链接的所有服务器侧MMS服务PST 671U装置支持所有IEC61850的MMS服务器侧的通讯服务模型的所有必选项服务（包括GOOSE服务所涉及的访问GOCB控制块的MMS服务）。u 支持GOOSE组播（依工程要求选配）在PST 671U装置中，可使用GOOSE服务实现数据传输，实现间隔间数据共享或过程层实时数据传输。u 支持变电站对时PST 671U装置可以支持IEC 61850-8-1规定的SN

10、TP网络校时服务。4 强电磁兼容性装置采用背插式和特殊的屏蔽措施，装置能承受GB/T 17626-1998等级为5级的工频磁场抗扰度试验、5级的阻尼振荡磁场抗扰度试验、4级的静电放电抗扰度试验、4级的电快速瞬变脉冲群抗扰度试验、4级的振荡波抗扰度试验3级的射频电磁场辐射抗扰度试验、4级的浪涌（冲击）抗扰度试验、3级的射频场感应的传导骚扰抗扰度试验。5 逻辑图编程设计各保护功能模块化设计，各类工程配置不同的逻辑图，即可实现各种保护配置。6 保护装置采用多种差动原理判别变压器是否发生区内故障a.故障量差动：不受负荷电流大小的影响，滤取故障特征量，进行差动判断，保护动作快速，动作灵敏性高；b.二次谐

11、波制动：传统的二次谐波闭锁，能够防止空投时励磁涌流误动；c.波形分析制动：实现分相制动，能够准确的识别区内故障和励磁涌流。7 丰富、实用的界面设计接口显示器采用真彩液晶，操作方式采用高可靠性的触摸屏，便于用户调试；界面可随时显示各侧电流、电压及其相位，差流情况和压板状态等运行相关量。8 完善的事件记录和故障录波功能记录所有电流电压量故障时的波形，同时显示差动保护记录的差流，谐波等相关量以及电流、电压向量图等。9 强大的通信功能保护具有三个以太网接口，两个通信串口RS485，一个RS232打印接口。通信规约采用IEC60870-5-103规约或IEC 61850规约。10 支持多种GPS对时对时

12、输入接口可提供空接点、有源24V及RS485三种模式的选择，支持GPS秒对时，GPS分对时和IRIGB格式时间码对时。2 技术性能及指标2.1 额定电气参数序号名称额定电气参数1直流电源220V或110V(订货请注明)，允许工作范围：（80110）额定直流电压2交流电压V (额定电压Un)，开口三角形 100V 3交流电流5A或1A(额定电流In，订货请注明)4额定频率50Hz（或60Hz时订货请注明）5过载能力交流电流回路2 倍额定电流，连续工作；10倍额定电流，允许16s；40倍额定电流，允许1s；交流电压回路1.2倍额定电压，连续工作；1.5倍额定电压，允许10s；6功率消耗直流回路正常

13、时，不大于30W；跳闸时，不大于60W；交流电压回路不大于 0.5VA/相（额定电压时）交流电流回路不大于 0.5VA/相（In5A时）不大于 0.3VA/相（In1A时）7触点容量操作回路触点闭合容量直流220V 1100W（不断弧）信号回路触点闭合容量直流220V 1100W（不断弧）信号回路触点关断容量直流220V 60W8状态量电平通信接口模件的输入状态量电平24VGPS对时脉冲输入电平24V开入模件输入状态量电平220V或110V2.2 主要技术性能及指标2.2.1 主要技术指标序号名称主要技术指标1采样回路精确工作范围相电压： 0.2V200V3U0电压：0.2V600V电流： 0

14、.04In40In2模拟量测量精度误差：不超过±5%。3差动保护整组动作时间差动速断：20ms (1.5Iop)比例差动、分差、低压侧小区差动：30ms (1.5Iop)4后备保护动作时间动作时间误差：30ms2.2.2 通信接口序号名称接口类型1打印机接口（不可更改）RS-2322三个可同时工作的以太网接口（或光纤以太网）RJ-45(或LC光纤接口)3两个可以同时工作的串行通信口RS-4852.3 环境大气条件序号名称环境参数1正常工作大气条件环境温度：-10+45 （室内使用）；相对湿度：5%95%（产品内部既不凝露，也不结冰）；大气压力：66kPa110kPa；2正常试验大气条

15、件环境温度：+15+35；相对湿度：45%75%；大气压力：86kPa106kPa；3贮存及运输的极限大气环境装置贮存、运输允许的环境条件为-40+70，相对湿度不大于85%，在不施加任何激励量的条件下，不出现不可逆变化。2.4 绝缘和耐湿热性能序号绝缘试验项目试 验 结 果1绝缘电阻在正常试验大气条件下，装置的外引带电部分（通信接口回路除外）和外露非带电金属部分及外壳之间，以及电气上无联系的各回路之间，用开路电压为直流1000V的兆欧表测量其绝缘电阻值，不小于50M；通信接口回路对地，用开路电压为直流500V的兆欧表测量其绝缘电阻值，不小于100M。2介质强度在正常试验大气条件下，装置能承受

16、频率为50Hz，电压2000V（通信回路输入端子为500V）历时1min的工频耐压试验而无击穿闪络及元件损坏现象。试验过程中，任一被试回路施加电压时其余回路等电位互联接地。3冲击电压在正常试验大气条件下，装置的直流输入回路、交流输入回路、输出触点等各回路对地，以及电气上无联系的各回路之间，能承受1.2/50µs的标准雷电波的短时冲击电压试验。当额定绝缘电压大于60V时，开路试验电压为5kV；当额定绝缘电压不大于60V时，开路试验电压1kV。4耐湿热性能装置能承受GB/T 2423.92001规定的恒定湿热试验。试验温度+40±2、相对湿度（93±3）%，试验时间为

17、48h，在试验结束前2h内，用开路电压为直流500V的兆欧表，测量各外引带电回路部分对外露非带电金属部分及外壳之间、以及电气上无联系的各回路之间的绝缘电阻不小于1.5M。2.5 电磁兼容性能序号电磁兼容试验项目试验结果1静电放电抗扰度能承受GB/T 14598.14-1998中规定的静电放电抗干扰IV级试验2辐射电磁场抗扰度能承受GB/T 14598.9-2002中规定的辐射电磁场干扰度级试验3快速瞬变脉冲群抗扰度能承受GB/T 14598.10-1996中规定的快速瞬变抗扰度IV级试验4浪涌（冲击）抗扰度能承受GB/T 17626.5-1998中规定的浪涌（冲击）抗扰度级试验5射频场感应的传

18、导骚扰抗扰度能承受GB/T 17626.6-1998中规定的射频场感应的传导骚扰抗扰度级试验6工频磁场抗扰度能承受GB/T 17626.8-1998中规定的工频磁场抗扰度V级试验7脉冲磁场抗扰度能承受GB/T 17626.9-1998中规定的脉冲磁场抗扰度V级试验8阻尼振荡磁场抗扰度能承受GB/T 17626.10-1998中规定的阻尼振荡磁场抗扰度V级试验91MHz脉冲群抗扰度能承受GB/T 14598.13-1998中规定的1MHz和100kHz脉冲群抗扰度级（共模2.5kV、差模2kV）试验，施加干扰期间，装置无误动或拒动现象。10电磁发射限值能符合GB/T 14598.16-2002中

19、规定的电磁发射限制值2.6 机械性能序号名称机械性能1机箱结构尺寸482.6mm×177mm×291mm；嵌入式安装；2振 动装置能承受GB/T 11287-2000中3.2.1规定的严酷等级为I级的振动响应能力试验；3.2.2规定的严酷等级为I级的振动耐久能力试验3冲 击装置能承受GB/T 145371993中4.2.1规定的严酷等级为I级的冲击响应试验；4.2.2规定的严酷等级为I级的冲击耐久试验4碰 撞装置能承受GB/T 14537-1993中4.3规定的严酷等级为I级的碰撞试验3 保护原理说明装置在运行状态下主程序按固定运算周期进行计算，正常采样采集电流、电压量、开

20、关量。根据电流、电压、开关量是否满足起动条件决定程序是进入故障计算，还是正常运行。在故障计算中进行差动及后备保护的判别。3.1 保护启动保护程序采用检测扰动的方式决定是进入故障处理还是进行正常的运行，自检等工作。只有当装置启动后，相应的保护元件才会开放。各启动元件的原理如下。3.1.1 差流启动元件差电流启动元件的判据为：|id|IQD；其中：id为差动电流，IQD为差流启动门槛；当任一相差动电流大于启动门坎时，保护启动；适用保护：纵差保护，分侧差动，分相差动，低压侧小区差动。3.1.2 差流突变量启动元件差流突变量起动元件判据：id(k)-id(k-2n)IQD；id(k)为当前差动瞬时值，

21、id(k-2n)为当前采样点前推二周波对应的差动采样瞬时值，IQD为差流突变量启动门槛；连续三点满足条件时，保护启动；适用保护：纵差保护，分侧差动，分相差动，低压侧小区差动。3.1.3 相电流突变增量起动利用系统扰动时，相电流会发生突变的变化特征使保护进入故障处理程序。启动量：所有电流量。起动条件：相应侧的突变增量 |i(k)-i(k-2n)| > IQD。i(k)为当前点瞬时值，i(k-2n)为当前采样点前推二周波对应的采样瞬时值，IQD为相电流突变量启动门槛；连续三次满足条件时，保护启动；适用保护：阻抗保护、复压（方向）过流保护、过流保护、零序（方向）过流保护、公共绕组零序过流。3.

22、1.4 自产零序电流起动针对变压器接地故障，也为防止转换性故障，多条线路相继故障及小匝间故障等情况下，相电流突变量启动可能失去重新启动能力。启动量：接地系统三相电流量。起动条件：零序电流大于相应侧的零序电流起动值。适用保护：阻抗保护、复压（方向）过流保护、过流保护、零序（方向）过流保护、公共绕组零序过流。3.1.5 过激磁起动启动量：大型变压器高压侧电压通道。起动条件：三相过激磁倍数的最大值大于过激磁起动值。适用保护：过激磁保护。3.1.6 开关量起动启动量：指定的开关量。起动条件：指定的开关量的开关量被置“1”。适用保护：失灵（接受母线保护失灵接点跳主变三侧），及联切等。3.2 差动保护电力

23、变压器在运行时，由于联接组别和变比不同，各侧电流大小及相位也不同。需通过数字方法对TA联接和变比进行补偿。消除电流大小和相位差异。3.2.1 纵差保护纵差保护是指由变压器各侧外附CT构成的差动保护，该保护能反映变压器各侧的各种类型故障。纵差保护应注意空载合闸时励磁涌流对变压器差动保护引起的误动，以及过励磁工况下变压器差动保护动作的行为。以下以Y0/Y/-11变压器为例来说明纵差差流的计算。变压器各侧二次额定电流：高压侧额定电流：；中压侧额定电流：；低压侧额定电流：；式中：S变压器高中压侧容量；TA为全Y接线；Uh、Um、Ul变压器高、中、低压侧铭牌电压；na.h、na.m、na.l变压器高、中

24、、低压侧TA变比。由于各侧电压等级和TA变比的不同，计算差流时需要对各侧电流进行折算，本装置各侧电流均折算至高压侧。变压器纵差各侧平衡系数, 和各侧的电压等级及TA变比都有关，如下：高压侧平衡系数：；中压侧平衡系数：；低压侧平衡系数：；变压器各侧电流互感器采用星形接线，二次电流直接接入本装置。电流互感器各侧的极性都以母线侧为极性端。由于Y侧和侧的线电流的相位不同，计算纵差差流时，变压器各侧TA 二次电流相位由软件调整，装置采用由Y-> 变化计算纵差差流。对于Y侧：；对于d-11侧：； -测量到的各侧电流的二次矢量值。 -经折算和转角后的各侧线电流矢量值。-变压器高、中、低侧的平衡系数（，

25、）。差动电流：；制动电流：；。3.2.1.1 差动速断保护当任一相差动电流大于差动速断整定值时瞬时动作跳开变压器各侧开关。差动速断保护不经任何闭锁条件直接出口。图3.2.1 差动速断保护逻辑图3.2.1.2 稳态量比率差动稳态比例差动保护采用经傅氏变换后得到的电流有效值进行差流计算，用来区分差流是由于内部故障还是外部故障引起。比例制动曲线为3折段，采用了如下动作方程：1.，；2.，；3.，。图3.2.2 稳态比率差动制动曲线-差动电流，-制动电流，-最小动作电流；-制动电流拐点1（取0.8），-制动电流拐点2（取3）；-斜率1（取0.5），-斜率2（取0.7）；-基准侧额定电流（即高压侧）。稳

26、态比率差动保护经过TA 断线判别(可选择)、励磁涌流判别、TA饱和判别和轻微过激磁判别闭锁后出口。闭锁条件： TA 断线判别(可选择)、励磁涌流判别、TA饱和判别和轻微过激磁闭锁。图3.2.3 比例差动保护逻辑图3.2.1.3 故障分量比率差动保护故障分量电流是由从故障后电流中减去负荷分量而得到，用表示故障增量IiIiIiL；下标L表示正常负荷分量，取一段时间前（两个周波）的计算值。在故障分量差动中，Id为故障分量差动电流和Ir为故障分量制动电流，即差动电流 ；制动电流 ；故障分量比例制动曲线为过原点的2折段曲线，差动条件：1，；2，。图3.2.4 故障量差动制动曲线-差动动作拐点, -故障分

27、量差动最小动作电流。与传统比率差动相比，忽略变压器各侧负荷电流之后，故障分量原理与传统原理的差动电流相同，主要不同表现在制动量上，发生内部轻微故障（如单相高阻抗接地或小匝间短路）时，这时制动电流主要由负荷电流IiL决定，从而使传统差动保护中制动量大而降低了灵敏度。发生外部故障时，制动电流主要取决于Ir，因此故障分量与传统原理的制动电流相当，不会引起误动。故障分量比率差动保护经过TA 断线判别(可选择)、励磁涌流判别、TA饱和判别和轻微过激磁判别闭锁后出口。闭锁条件：TA 断线判别(可选择)、励磁涌流判别、TA饱和判别和轻微过激磁闭锁。图3.2.5 故障量差动保护逻辑图3.2.2 分相差动保护分

28、相差动保护是指由变压器高、中压侧外附CT和低压侧三角内部套管（绕组）CT构成的差动保护，该保护能反映变压器内部各种故障。同纵差保护一样，分相差动保护应注意空载合闸时励磁涌流对变压器差动保护引起的误动，以及过励磁工况下的变压器差动保护动作行为。以下以Y0/Y/-11变压器为例来说明分相差流的计算。变压器各侧二次额定电流：高压侧额定电流：；中压侧额定电流：；低压侧额定电流：；式中：S变压器高中压侧容量；TA为全Y接线；Uh、Um、Ul变压器高、中、低压侧铭牌电压；na.h、na.m、na.l变压器高、中、低压侧TA变比。注意低压侧额定电流In.l与纵差计算时的不同。变压器分相差动各侧平衡系数和各侧

29、的电压等级及TA变比都有关。计算差流时各侧电流均折算至高压侧。平衡系数的计算：高压侧平衡系数：；中压侧平衡系数：；低压侧套管平衡系数：；变压器各侧电流互感器采用星形接线，二次电流直接接入本装置。电流互感器各侧的极性都以母线侧为极性端。分相差动采用相电流计算，不需要作移相处理。； -经折算后的各侧相电流矢量值。-变压器高、中、低侧的平衡系数（，）。差动电流：；制动电流：；。分相差动的差动速断保护，稳态量比例差动和故障量比例差动的动作条件、闭锁条件和参数选择均与纵差相同。3.2.3 低压侧小区差动保护低压侧小区差动保护是由低压侧三角形两相绕组内部CT和一个反映两相绕组差电流的外附CT构成的差动保护

30、。该保护反应低压侧绕组和低压侧绕组至低压侧外附CT短引线的故障。低压侧小区差动各侧平衡系数，只和各侧的TA变比有关：低压侧外附CT平衡系数：；低压侧套管CT平衡系数：。na.l，na.r分别为低压侧外附CT和低压侧套管CT的TA变比，计算差流时各侧电流均折算至低压侧外附CT。低压侧小区差动采用相电流计算，不需要作移相处理。电流互感器各侧的极性都以母线侧为极性端。； -折算后的低压侧套管CT相电流矢量值。差动电流：；制动电流：；。 -折算后的低压侧外附CT相电流矢量值。图3.2.6 低压侧小区差动动作特性图低压侧小区差动保护为比例差动保护，比例制动曲线为3折段，其动作方程如下：1.，；2.，；3

31、.，。-差动电流，-制动电流，-最小动作电流；-制动电流拐点1（取0.8），-制动电流拐点2（取3）；-斜率1（取0.5），-斜率2（取0.7）；-基准侧额定电流(低压侧外附CT)。低压侧小区差动保护经过TA 断线判别(可选择)和TA饱和判别闭锁后出口。闭锁条件： TA 断线判别(可选择)和TA饱和判别。图3.2.7 低压侧小区差动保护逻辑图3.2.4 分侧差动保护分侧差动保护是指将变压器的各侧绕组分别作为被保护对象，由各侧绕组的首末端CT按相构成的差动保护，该保护不能反映变压器各侧绕组的全部故障。本装置中的分侧差动保护指由自耦变压器高、中压侧外附CT和公共绕组CT构成的差动保护。分侧差动各侧

32、平衡系数，只和各侧的TA变比有关：高压侧平衡系数：；中压侧平衡系数：；公共绕组侧平衡系数：。na.h，na.m，na.cw分别为高压侧，中压侧和公共绕组侧的TA变比，计算分差时各侧电流均折算至高压侧。分侧差动采用相电流计算，不需要作移相处理。电流互感器各侧的极性都以母线侧为极性端。； -折算后的各侧相电流矢量值。-变压器高、中、公共绕组侧的分差平衡系数（，）。差动电流：；制动电流：；。图3.2.8 分侧差动动作特性图比例制动曲线为3折段，其动作方程如下：1.，；2.，；3.，。-差动电流，-制动电流，-最小动作电流；-制动电流拐点1（取0.8），-制动电流拐点2（取3）；-斜率1（取0.5），

33、-斜率2（取0.7）；-基准侧额定电流（高压侧）。分侧比率差动保护经过TA 断线判别(可选择)和TA饱和判别闭锁后出口。闭锁条件： TA 断线判别(可选择)和TA饱和判别。图3.2.9 分侧差动保护逻辑图3.2.5 励磁涌流判据变压器在空投或区外故障切除电压恢复过程中，变压器内部会产生励磁涌流，装置需配备涌流判据，本装置配置的涌流判据包括二次谐波制动判据和波形分析制动判据。1二次谐波制动判据二次谐波制动是利用变压器励磁涌流时波形含有丰富的二次谐波这一波形特征来鉴别励磁涌流的。计算三相差流中的最大二次谐波与最大基波的比值。即时闭锁三相差动保护。其中为A,B,C三相差流二次谐波含量；为A,B,C三

34、相差流；二次谐波制动比定值。2波形分析制动判据故障时，差流基本上是工频正弦波，而励磁涌流时，有大量的谐波分量存在，波形发生畸变，间断，不对称。具体方法为将微分后的差流波形的前半周和后半周进行对称性比较。对于励磁涌流有1/4周波以上的点不满足对称性，这样可以区分故障和涌流。波形对称制动为分相制动。波形分析制动判据：差流启动半个周波后，开始计算，判断半个周波中（24个点）波形的不对称点数；不对称公式：；为滤直后的采样点差动电流，为滤直后的前半周波的采样点差动电流，为不对称度门槛，当半个周波中波形的不对称点数大于某门槛点数，则判为励磁涌流。3.2.6 轻微过激磁闭锁由于大型变压器工作磁密接近饱和磁密

35、，故很容易过激磁。一旦过激磁，可能引起差动保护误动。变压器过激磁时，将产生很大的差流。差流中通常含有大量的五次谐波。为此本装置采用五次谐波闭锁差动保护，滤取五次谐波。计算三相差流中的最大五次谐波与最大基波的比值。当计算的比值大于闭锁定值时就闭锁三相差动保护。其中为A,B,C三相差流五次谐波含量；为A,B,C三相差流；五次谐波制动比定值。3.2.7 TA饱和判据为防止在变压器区外故障等状态下TA 的暂态与稳态饱和所引起的稳态比率差动保护误动作，装置中有抗TA饱和判据。根据饱和时差流的特征来进行区内外TA饱和的判别。区外故障时，饱和CT在一次电流过零点附近CT会退出饱和，也存在一定时间能够正确传变

36、一次电流。在CT能够正确传变期间，区外故障时保护是检测不到差流的，即检测到的差流是不连续的。根据检测的差流不连续点数来识别区内外饱和，即当连续检测到的无差流点数大于某固定门槛点数时，认为区外故障引起的TA饱和。为提高抗TA饱和判据的可靠性，增加谐波判据，利用二次电流中的二次和三次谐波的含量来判别TA 是否饱和，若二次谐波或三次谐波的含量大于某一门槛时，则认为TA饱和。具体判据如下：1；2或；其中n为检测到的连续无差流点数，nset为无差流点数门槛。，为电流中的二次和三次谐波， 为电流中的基波， 为某一比例常数。当以上2个条件都满足时，判为区外饱和，闭锁差动保护。当条件2满足时，装置自动将比例差

37、动最小动作电流提高至1.2，斜率提高至0.7，采用单折线高值制动曲线，这样处理后可以保证差动保护的可靠性。由于TA 饱和判据的引入，区外故障引起的TA 饱和不会造成误动，而在区内故障TA 饱和时能可靠正确动作。3.2.8 TA断线判据差动电流大于1.2倍的额定电流时，TA断线不闭锁保护。差流启动3个周波后或两侧有零序电流时，不判TA断线。每侧具体判据，必须同时满足以下条件：1.三相最小电流<0.6倍本侧额定电流。2.本侧3I0>0.15倍本侧额定电流。3.异常相相电压无突降、3U0<40V、最小相电流<0.6倍最大相电流、该相差流<0.12基准侧额定电流。4.异常

38、相无流并且电流突降。TA断线闭锁差动可由控制字投退。3.3 后备保护3.3.1 相间阻抗保护带偏移特性的阻抗保护。指向变压器的阻抗不伸出对侧母线，作为变压器部分绕组故障的后备保护，指向母线的阻抗作为本侧母线故障的后备保护。TV断线时，相间阻抗保护被闭锁，TV断线后若电压恢复正常，相间阻抗保护也随之恢复正常。并可通过振荡闭锁控制字的投退来控制振荡闭锁功能是否投入。接入装置的电流、电压均取自本侧，TA正极性在母线侧。阻抗元件动作特性如图3.3.1所示，Zp为指向变压器相间阻抗定值，Zn为指向母线相间阻抗定值，为阻抗角，=80o。 图3.3.1 相间阻抗元件动作特性相间阻抗动作条件：1后备保护启动；

39、2相间阻抗ZAB、ZBC、ZCA中任一阻抗值落在阻抗圆中；3故障相TV未断线；4压板控制字投入；5振荡闭锁开放。相间保护逻辑框图如下：图3.3.2 相间阻抗保护逻辑框图3.3.2 接地阻抗保护接地阻抗保护通常用于330550kV变压器高中压侧，作为变压器内部及引线、母线、相邻线路接地故障后备保护。阻抗特性为具有偏移特性的阻抗圆, 并经零序电流闭锁。TV断线时，相间阻抗保护被闭锁，TV断线后若电压恢复正常，相间阻抗保护也随之恢复正常。接入装置的电流、电压均取自本侧，TA正极性在母线侧。由于变压器的零序阻抗和正序阻抗相同，线路的零序阻抗大于正序阻抗，所以指向母线的接地阻抗需要考虑零序补偿。接地阻抗

40、保护为两个阻抗圆，分别为指向变压器的阻抗圆和指向母线的阻抗圆，两个圆都是带有一定偏移的阻抗圆。阻抗圆的偏移量可通过整定反向阻抗比来确定。指向变压器的接地阻抗算法为：；指向母线的接地阻抗算法为：；其中：，和为线路零序阻抗和正序阻抗。为接地阻抗零序补偿系数。指向变压器的阻抗元件动作特性如图3.3.3所示，Zp为阻抗元件指向变压器接地阻抗定值，Zpp为反向阻抗值，为阻抗角，=80o。；K为接地阻抗的反向阻抗比。图3.3.3 指向变压器阻抗元件动作特性指向母线的阻抗元件动作特性如图3.3.4所示，Zn为阻抗元件指向变压器接地阻抗定值，Znp为反向阻抗值，为阻抗角，=80o。；K为接地阻抗的反向阻抗比。

41、图3.3.4 指向母线阻抗元件动作特性接地阻抗动作条件：1后备保护启动；2接地阻抗ZA、ZB、ZC中任一阻抗值落在阻抗圆中；3故障相TV未断线；4压板控制字投入；5振荡闭锁开放。图3.3.5 接地阻抗保护逻辑框图3.3.3 振荡闭锁判据为防止系统振荡过程中，阻抗元件误动，装置配置有阻抗振荡闭锁元件，可通过控制字投退，阻抗元件的振荡闭锁分两个部分：1不对称故障开放元件：不对称故障时，振荡闭锁回路可由下元件开放：；其中：m 为某一固定比例常数，取值是根据最不利的系统条件下，振荡又区外故障时振荡闭锁不开放为条件验算，并留有相当裕度的，取m=0.66。2对称故障开放元件：如发生三相故障，由于没有零序负

42、序电流，装置中另外设置了专门的振荡判别元件，测量振荡中心电压：E为系统的电势，两侧电势相角差，在之间变化。为母线电压，为电流滞后于电压的相角。当系统发生振荡时，将随的变化而变化。当时，当时，。则可以求出满足时，的临界角为；即在振荡过程中，当时，按判据工作的元件也会动作，为了避免该元件在振荡时动作，附加了一段延时。对于不同的，。-系统振荡周期，最大考虑3s。在发生故障时，弧光电阻压降一般小于0.05，可以通过测量弧光压降来识别故障和系统振荡。计算弧光压降的公式为：；为正序电压，为测量的电压电流之间相角，考虑到有电阻的存在，计算时需要进行补偿，补偿角度为。综上，为保证灵敏性和可靠性，取k用0.05

43、5和0.2快慢两种系数来判别振荡：（1）当时，延时100ms开放阻抗保护；（2）当时，延时350ms开放阻抗保护。3.3.4 复合电压闭锁过流保护复合电压闭锁过流保护作为外部相间短路和变压器内部相间短路的后备保护。采用复合电压闭锁防止误动。延时跳开变压器各侧断路器。1) 过流元件电流取自本侧TA。动作判据为：(Ia>IL.set)或(Ib>IL.set)或(Ic>IL.set)。其中Ia、Ib、I c为三相电流，IL.set为过流定值。2) 复合电压元件复合电压指相间低电压或负序电压。其动作判据为(Uab<ULL.set)或(Ubc<ULL.set)或(Uca&l

44、t;ULL.set)或(3U2>U2.set)。其中：Uab、Ubc、Uca为线电压，ULL.set为低电压定值；3U2为负序电压，U2.set为负序电压定值。变压器各侧的复压过流保护均经复合电压闭锁。使用几侧复压的“或”逻辑作为开放条件。TV断线对复合电压元件影响：当判断出本侧TV异常时，本侧复压元件不会满足条件，本侧复合电压过流保护经其它侧复合电压开放。图3.3.6 一侧复压逻辑框图图3.3.7 高、中、低三侧复压图3.3.8 复合电压过流保护（以A相过流为例）逻辑框图3.3.5 零序方向过流保护方向元件所采用的零序电流、零序电压采用各侧自产零序电流、零序电压。1、零序过流元件选自产

45、零序3I0=IaIbIc，其动作判据为： 3I0>I0L.set。其中为Ia、Ib、Ic三相电流，I0L.set为零序过流定值。2、方向元件当方向指向指向母线（系统）时，灵敏角90°。其动作特性见图3.3.9。 图3.3.9 零序方向元件动作特性PT断线时，方向元件退出。 图3.3.10 零序方向过流保护逻辑框图3.3.6 零序过流保护零序过流所采用的零序电流采用各侧自产零序电流。图3.3.11 零序过流保护逻辑图3.3.7 过激磁保护过激磁保护装设在不带分接头调压的那一侧，反应大型变压器因为电压升高或频率低，而使变压器工作在磁密饱和段，使变压器励磁电流增大，变压器发热严重而损

46、坏。过激磁程度可以用过激磁倍数来表示：N式中：N 过激磁倍数； B，Bn 变压器铁芯磁通密度的实际值和额定值； U，Un 加在变压器绕组的实际电压和额定电压； f，fn 实际频率和额定频率。装置设定时限告警和反时限跳闸，反时限动作特性为七段式折线易于过激磁动作特性曲线拟合。过激磁基准电压采用高压侧额定相电压（铭牌电压），反时限特性分成7段，范围为1.11.4，级差为0.05。变压器铁芯磁通密度基准值Bn为：；为设备参数定值中变压器高压侧额定铭牌电压；为设备参数定值中的高压侧PT一次值。图3.3.12 反时限过激磁定值示意图3.3.8 断路器失灵保护高压侧断路器失灵保护动作接点开入后，经灵敏的、

47、不需整定的电流元件并带50 ms延时后跳变压器各侧断路器。图3.3.13 断路器失灵保护逻辑图3.4 告警功能及其它辅助功能3.4.1 过负荷告警过负荷保护可装设在高、中、低侧及公共绕组侧。它主要起告警作用，提醒运行人员及时调整变压器运行方式。过负荷告警默认投入。过负荷保护定值固定为本侧额定电流1.1倍，时间固定为6 s。3.4.2 TV 异常判别TV断线判据一：单相或两相断线在不启动条件下单相电压Ua，Ub，Uc任一相小于20V且零序电压大于20V 。（其设定值程序内定不可调整）。TV断线判据二： 判三相断线如在不启动条件下满足“三相电压均小于8V”则判TV断线。4 硬件结构说明装置为标准4

48、U机箱，基本结构为整面板、背插式结构。整面板包括可触摸操作的彩色液晶显示器，信号指示灯。一个USB串行接口。PST 671U系列变压器保护采用统一的硬件平台，其优点在于可以利用相同的硬件结构实现不同的保护功能。即基于该平台开发的保护装置，在交流量、开入量、开出量等外部输入输出，和数据处理、通讯处理方面具有相同的原理，只需少许改变装置输入输出端子定义，就可实现不同的保护功能。装置采用背插式模件结构，具有强弱电分离、功能独立等优点。PST 671U系列变压器保护装置总体可分为AC交流模块、CPU保护功能模块、MMI人机对话模块、DI开入模块、DO开出模块。4.1 装置安装结构、外观图4.1.1 P

49、ST 671U系列装置机箱结构图图4.1.2 PST 671U系列装置屏面开孔图4.2 面板布置图4.2.1 正面布置图4.3 背板布置及端子装置的背面布置如下图所示。图4.3.1 装置的背板布置图(a)图4.3.2 装置的背板布置图(b)4.4 硬件系统框图及说明整个装置硬件结构框图如图4.4.1：图4.4.1 装置硬件结构图交流模件AC将采入的电流、电压量转换为小电压信号并经低通滤波后分别进入CPU1和CPU2。经AD转换后，进入主控模件进行保护逻辑运算及出口跳闸，同时完成事件记录、与人机对话模件MMI的通信。主控模件1和主控模件2是完全相同的模件，均具有独立的AD转换通道、定值程序储存区

50、，可单独进行保护计算。主控模件1和主控模件2设置成双机主后一体并行工作。出口跳闸板设有互锁回路，当主控模件1和主控模件2并行工作时，只有主控模件1和主控模件2同时出口发跳闸命令，跳闸继电器才能起动。图4.4.2 双CPU并行工作时出口互锁回路4.5 主要模件工作原理1交流模件及通道定义（AC）电压输入元件由电压变换器构成，线性范围0.4V200V（3U0电压变换器范围为0.4V600V）。电流输入元件由电流变换器和并联电阻构成：1) In5A，输入In时输出为0.875V，线性范围0.10 200A；2) In1A，输入In时输出为0.875V，线性范围0. 04A40A。2CPU模件 CPU

51、插件由以下几部分构成1) CPU系统装置采用32位高速微处理器（POWERPC），可扩展512K×32位片外高速RAM存贮器，512K×8位flash存储器，存储固化程序，512k×16位flash存贮器,可存储大量的录波数据。装置具有实现各种复杂的故障处理及记录能力。保护CPU可录32次差动保护故障波形。可以以波形的形式在后台分析软件SGVIEW上显示。状态位录波可以记录差动保护差流，谐波等相关量，后备保护显示相应的电流、电压向量图，还可记录并显示故障时相应的定值、压板状态。装置还可以记录100次故障或告警事件。2) 数据采集系统模拟量输入信号首先经二阶RC滤波器及采样保持器，再经多路模拟开关和运放，连接到AD转换器的输入端上，采用六片AD7656进行AD转换，片内自带采样保持器，分辨率为16位。3人机对话模件（MMI）装置具有独力的MMI模件用来控制触摸屏与保护CPU，保护与监控系统之间的信息交换。MMI模件采用VxWorks嵌入式操作系统。通过数据总线和控制总线与液晶和触摸屏相连接，同时通过HDLC将相关保护信息在CPU1、CP